riset dalam bidang multimedia securityrinaldi.munir/kriptografi/2018... · metode analisis...

Rinaldi Munir/IF4020 Kriptografi 1

Kriptanalisis Sederhana

Bahan kuliah IF4020 Kriptografi

Oleh: Dr. Rinaldi Munir

Prodi Informatika

Sekolah Teknik Elektro dan Informatika

2019


Kriptanalisis pada Cipher Abjad-Tunggal

• Jumlah kemungkinan kunci = 26!

• Tidak dapat menyembunyikan hubungan antara plainteks dengancipherteks.

• Huruf yang sama dienkripsi menjadi huruf cipherteks yang sama

• Huruf yang sering muncul di dalam palinteks, sering muncul pula di dalam cipherteksnya.


• Oleh karena itu, cipherteks dapat didekripsi tanpa mengetahui kunci(ciphertext-only attack)

• Metode yang digunakan:

1. Terkaan

2. Statistik (analisis frekuensi)

• Informasi yang dibutuhkan:

1. Mengetahui bahasa yang digunakan untuk plainteks

2. Konteks plainteks


Metode Terkaan

Asumsi: - bahasa plainteks adalah B. Inggris

- spasi tidak dibuang

Tujuan: mereduksi jumlah kunci

Contoh 1. Cipherteks: G WR W RWL

Plainteks: i am a ma*

i am a man

Jumlah kunci berkurang dari 26! menjadi 22!


Contoh 2.

Cipherteks: HKC

Plainteks:

- lebih sukar ditentukan,

- tetapi tidak mungkin

z diganti dengan H,

q dengan K,

k dengan C,

karena tidak ada kata “zqk” dalam Bahasa Inggris


Contoh 3.

Cipherteks: HATTPT

Plainteks: salah satu dari T atau P merepresentasikan huruf vokal, misal

cheese

misses

cannon


Contoh 4.

Cipherteks: HATTPT

Plainteks: diketahui informasi bahwa pesan tersebut adalah namanegara.

greece


• Proses menerka dapat menjadi lebih sulit jika cipherteks dikelompokkanke dalam blok-blok huruf.

• Contoh:

CTBMN BYCTC BTJDS QXBNS GSTJC BTSWX CTQTZ CQVUJ QJSGS TJQZZ MNQJSVLNSX VSZJU JDSTS JQUUS JUBXJ DSKSU JSNTK BGAQJ ZBGYQ TLCTZ BNYBNQJSW

• Jika diberikan informasi bahwa cipherteks tersebut berasal dariperusahaan yang bergerak di bidang keuangan, maka proses menerkadapat lebih mudah

• Kata keuangan dalam Bahasa Inggris adalah financial


• Ada dua buah huruf i yang berulang, dengan empat buah huruflain di antara keduanya (nanc) inanci

• Cari huruf berulang dengan pola seperti itu di dalam cipherteks(tidak termasuk spasi). Ditemukan pada posisi 6, 15, 27, 31, 42, 48, 58, 66, 70, 71, 76, dan 82

6 15 27 31 42

CTBMN BYCTC BTJDS QXBNS GSTJC BTSWX CTQTZ CQVUJ QJSGS

TJQZZ MNQJS VLNSX VSZJU JDSTS JQUUS JUBXJ DSKSU JSNTK

BGAQJ ZBGYQ TLCTZ BNYBN QJSW

• Hanya dua diantaranya, yaitu 31 dan 42 yang mempunyai hurufberikutnya yang berulang (berkoresponden dengan N

• Dan dari keduanya hanya pada posisi 31 huruf A berada pada posisiyang tepat

• Jadi ditemukan financial pada posisi 30, yaitu untuk kriptogramXCTQTZCQV

CTBMN BYCTC BTJDS QXBNS GSTJC BTSWX CTQTZ CQVUJ QJSGS

TJQZZ MNQJS VLNSX VSZJU JDSTS JQUUS JUBXJ DSKSU JSNTK

BGAQJ ZBGYQ TLCTZ BNYBN QJSW



• Diperoleh pemetaan:

X f C i

T n Q a

Z c V l

• Ganti semua huruf X, C, T, Q, Z, V dengan f, i, n, a, c, l:

CTBMN BYCTC BTJDS QXBNS GSTJC BTSWX CTQTZ CQVUJ

QJSGS TJQZZ MNQJS VLNSX VSZJU JDSTS JQUUS JUBXJ

DSKSU JSNTK BGAQJ ZBGYQ TLCTZ BNYBN QJSW

inBMN BYini BnJDS cfBNS GSnJi BnSWf inanc ialUJ

aJSGS nJacc MNaJS VLNSf VScJU JDSnS JaUUS JUBfJ

DSKSU JSNnK BGAaJ cBGYa nLinc BNYBN aJSW

• Jumlah kunci berkurang menjadi 20! Deduksi dapat diteruskan.


• Peristiwa yang menimpa Queen Mary of Scotland pada abad 18 karena menggunakan cipherabjad-tunggal yang mudahditerkamudah dipecahkan.

Cipher yang digunakan oleh

Mary Queen of Scott.


Metode Analisis Frekuensi

Tabel 2. Frekuensi kemunculan (relatif) huruf-huruf

dalam teks Bahasa Inggris (sampel mencapai 300.000 karakter di dalam

sejumlah novel dan suratkabar

Huruf % Huruf %

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

8,2

1,5

2,8

4,2

12,7

2,2

2,0

6,1

7,0

0,1

0,8

4,0

2,4

N

O

P

Q

R

S

T

U

V

W

X

Y

Z

6,7

7,5

1,9

0,1

6,0

6,3

9,0

2,8

1,0

2,4

2,0

0,1

0,1


• Top 10 huruf yang sering muncul dalam teks Bahasa Inggris: E,T, A, O, I, N, S, H, R, D, L, U

• Top 10 huruf bigram yang sering muncul dalam teks B. Inggris: TH, HE, IN, EN, NT, RE, ER, AN, TI, dan ES

• Top 10 huruf trigram yang sering muncul dalam teks B. Inggris: THE, AND, THA, ENT, ING, ION, TIO, FOR, NDE, dan HAS

• Top 10 huruf yang paling sering muncul dalam Bahasa Indonesia:



• Kriptanalis menggunakan tabel frekuensi kemunculan huruf dalam B. Inggris sebagai kakas bantu melakukan dekripsi.

• Kemunculan huruf-huruf di dalam sembarang plainteks tercerminpada tabel tersebut.

• Misalnya, jika huruf “R” paling sering muncul di dalam cipherteks, maka kemungkinan besar itu adalah huruf “E” di dalam plainteksnya.

Teknik analisis frekuensi dilakukan sebagai berikut:

1.Misalkan plainteks ditulis dalam Bahasa Inggris (plainteks dalambahasa lain secara prinsip tidak jauh berbeda).

2.Asumsikan plainteks dienkripsi dengan cipher alfabat-tunggal.

3.Hitung frekuensi kemunculan relatif huruf-huruf di dalam cipherteks.

4.Bandingkan hasil langkah 3 dengan Tabel 2. Catatlah bahwa hurufyang paling sering muncul dalam teks Bahasa Inggris adalah huruf E. Jadi, huruf yang paling sering muncul di dalam ciphertekskemungkinan besar adalah huruf E di dalam plainteksnya.

5.Langkah 4 diulangi untuk huruf dengan frekeuensi terbanyakberikutnya.



• Contoh: Diberikan cipherteks berikut ini (Stalling, 2011):

UZ QSO VUOHXMOPV GPOZPEVSG ZWSZ OPFPESX UDBMETSX AIZ

VUEPHZ HMDZSHZO WSFP APPD TSVP QUZW YMXUZUHSX

EPYEPOPDZSZUFPO MB ZWP FUPZ HMDJ UD TMOHMQ

Lakukakan kriptanalisis dengan teknik analisis frekuensi untukmemperoleh plainteks. Asumsi: bahasa yang digunakan adalah Bahasa Inggris dan cipher yang digunakan adalah cipher abjad-tunggal.


• Frekuensi kemunculan huruf di dalam cipherteks tersebut:

Huruf % Huruf %

P

Z

S

U

O

M

H

D

E

V

X

F

W

13,33

11.67

8,33

8,33

7,50

6.67

5,83

5,00

5,00

4,17

4,17

3,33

3,33

Q

T

A

B

G

Y

I

J

C

K

L

N

R

2,50

2,50

1,67

1,67

1,67

1,67

0,83

0,83

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00


• Huruf yang paling sering muncul di dalam cipherteks: huruf P dan Z.

• Huruf yang paling sering muncul di dalam B. Inggris: huruf E dan T.

• Kemungkinan besar,

P adalah pemetaan dari E

Z adalah pemetaan dari T

• Tetapi kita belum dapat memastikannya sebab masih diperlukan cara trial and error dan pengetahuan tentang Bahasa Inggris.

• Tetapi ini adalah langkah awal yang sudah bagus.


Iterasi 1:UZ QSO VUOHXMOPV GPOZPEVSG ZWSZ OPFPESX UDBMETSX AIZ

t e e te t t e e t


e t t t e ee e t t


e e e t t e t e et

•ZWP dan ZWSZ dipetakan menjadi t*e dan t**t

•Kemungkinan besar W adalah pemetataan dari H sehingga kata yang mungkin untuk ZWP dan ZWSZ adalah the dan that


• Diperoleh pemetaan:P e

Z t

W h

S a

• Iterasi 2:

UZ QSO VUOHXMOPV GPOZPEVSG ZWSZ OPFPESX UDBMETSX AIZ

t a e e te a that e e a a t


e t ta t ha e ee a e th t a


e e e tat e the et


• WSFP dipetakan menjadi ha*e.

• Dalam Bahasa Inggris, kata yang mungkin untuk ha*e hanyalahhave, hate, hale, dan haze

• Dengan mencoba mengganti semua Z di dalam cipherteks dengan v, t, l, dan z, maka huruf yang cocok adalah v sehingga WSFP dipetakan menjadi have

• Dengan mengganti F menjadi v pada kriptogramEPYEPOPDZSZUFPO sehingga menjadi *e*e*e*tat*ve*, makakata yang cocok untuk ini adalah representatives


• Diperoleh pemetaan:

E r

Y p

U i

O s

D n

• Hasil akhir bila diselesaikan):

It was disclosed yesterday that severalinformal but direct contacts have been madewith political representatives of the viet congin moscow


• Analisis frekuensi tetap bisa dilakukan meskipun spasi dihilangkan:

LIVITCSWPIYVEWHEVSRIQMXLEYVEOIEWHRXEXIPFEMVEWHKV

STYLXZIXLIKIIXPIJVSZEYPERRGERIMWQLMGLMXQERIWGPSR

IHMXQEREKIETXMJTPRGEVEKEITREWHEXXLEXXMZITWAWSQWX

SWEXTVEPMRXRSJGSTVRIEYVIEXCVMUIMWERGMIWXMJMGCSMW

XSJOMIQXLIVIQIVIXQSVSTWHKPEGARCSXRWIEVSWIIBXVIZM

XFSJXLIKEGAEWHEPSWYSWIWIEVXLISXLIVXLIRGEPIRQIVII

BGIIHMWYPFLEVHEWHYPSRRFQMXLEPPXLIECCIEVEWGISJKTV

WMRLIHYSPHXLIQIMYLXSJXLIMWRIGXQEROIVFVIZEVAEKPIE

WHXEAMWYEPPXLMWYRMWXSGSWRMHIVEXMSWMGSTPHLEVHPFKP

EZINTCMXIVJSVLMRSCMWMSWVIRCIGXMWYMX


• Hasil perhitungan frekuensi kemunculan huruf:

- huruf I paling sering muncul,

- XL adalah bigram yang paling sering muncul,

- XLI adalah trigram yang paling sering muncul.

Ketiga data terbanyak ini menghasilkan dugaan bahwa

I berkoresponden dengan huruf plainteks e,

XLI berkoresponden dengan the,

XL berkoresponden dengan th

Pemetaan:

I e

X t

L h


• XLEX dipetakan menjadi th*t.

• Kata yang cocok untuk th*t. adalah that.

• Jadi kita memperoleh: E a

• Hasil iterasi pertama:

heVeTCSWPeYVaWHaVSReQMthaYVaOeaWHRtatePFaMVaWHKVSTY

htZetheKeetPeJVSZaYPaRRGaReMWQhMGhMtQaReWGPSReHMtQa

RaKeaTtMJTPRGaVaKaeTRaWHatthattMZeTWAWSQWtSWatTVaPM

RtRSJGSTVReaYVeatCVMUeMWaRGMeWtMJMGCSMWtSJOMeQtheVe

QeVetQSVSTWHKPaGARCStRWeaVSWeeBtVeZMtFSJtheKaGAaWHa

PSWYSWeWeaVtheStheVtheRGaPeRQeVeeBGeeHMWYPFhaVHaWHY

PSRRFQMthaPPtheaCCeaVaWGeSJKTVWMRheHYSPHtheQeMYhtSJ

theMWReGtQaROeVFVeZaVAaKPeaWHtaAMWYaPPthMWYRMWtSGSW

RMHeVatMSWMGSTPHhaVHPFKPaZeNTCMteVJSVhMRSCMWMSWVeRC

eGtMWYMt


• Selanjutnya,

Rtate mungkin adalah state,

atthattMZE mungkin adalah atthattime,

heVe mungkin adalah here.

• Jadi, kita memperoleh pemetaan baru:

R s

M i

Z m

V r


• Hasil iterasi ke-2:

hereTCSWPeYraWHarSseQithaYraOeaWHstatePFairaWHKrSTYhtm

etheKeetPeJrSmaYPassGaseiWQhiGhitQaseWGPSseHitQasaKeaT

tiJTPsGaraKaeTsaWHatthattimeTWAWSQWtSWatTraPistsSJGSTr

seaYreatCriUeiWasGieWtiJiGCSiWtSJOieQthereQeretQSrSTWH

KPaGAsCStsWearSWeeBtremitFSJtheKaGAaWHaPSWYSWeWeartheS

therthesGaPesQereeBGeeHiWYPFharHaWHYPSssFQithaPPtheaCC

earaWGeSJKTrWisheHYSPHtheQeiYhtSJtheiWseGtQasOerFremar

AaKPeaWHtaAiWYaPPthiWYsiWtSGSWsiHeratiSWiGSTPHharHPFKP

ameNTCiterJSrhisSCiWiSWresCeGtiWYit

• Teruskan, dengan menerka kata-kata yang sudah dikenal, misalnyaremarA mungkin remark , dsb

• Hasil iterasi 3:

hereuponlegrandarosewithagraveandstatelyairandbr

oughtmethebeetlefromaglasscaseinwhichitwasenclos

editwasabeautifulscarabaeusandatthattimeunknownt

onaturalistsofcourseagreatprizeinascientificpoin

tofviewthereweretworoundblackspotsnearoneextremi

tyofthebackandalongoneneartheotherthescalesweree

xceedinglyhardandglossywithalltheappearanceofbur

nishedgoldtheweightoftheinsectwasveryremarkablea

ndtakingallthingsintoconsiderationicouldhardlybl

amejupiterfor*hisopinionrespectingit


• Tambahkan spasi, tanda baca, dll

Here upon Legrand arose, with a grave and stately

air, and brought me the beetle from a glass case in

which it was enclosed. It was a beautiful

scarabaeus, and, at that time, unknown to

naturalists—of course a great prize in a scientific

point of view. There were two round black spots

near one extremity of the back, and a long one near

the other. The scales were exceedingly hard and

glossy, with all the appearance of burnished gold.

The weight of the insect was very remarkable, and,

taking all things into consideration, I could

hardly blame Jupiter for his opinion respecting it.


34

Metode Kasiski

• Kembali ke Vigenere cipher…

• Friedrich Kasiski adalah orang yang pertama kali memecahkanVigènere cipher pada Tahun 1863 .

Friedrich Kasiski

Born: November 29, 1805 @ Schlochau, Kingdom of Prussia

Died: May 22, 1881 (aged 75) @ Neustettin, German Empire

Nationality: German

Rinaldi Munir/IF4020 Kriptografi

http://en.wikipedia.org/wiki/Cz%C5%82uch%C3%B3w

http://en.wikipedia.org/wiki/Kingdom_of_Prussia

http://en.wikipedia.org/wiki/Szczecinek

http://en.wikipedia.org/wiki/German_Empire

http://en.wikipedia.org/wiki/Germany

35

• Metode Kasiski membantu menemukan panjang kunci Vigenere cipher.

• Metode Kasiski memanfaatkan keuntungan bahwa bahasa Inggris tidakhanya mengandung perulangan huruf,

• tetapi juga perulangan pasangan huruf atau tripel huruf, seperti TH, THE, dsb.

• Perulangan kelompok huruf ini ada kemungkinan menghasilkankriptogram yang berulang.


36

Contoh 1:

Plainteks : cryptoisshortforcryptography

Kunci : abcdabcdabcdabcdabcdabcdabcd

Cipherteks : CSASTPKVSIQUTGQUCSASTPIUAQJB

• Pada contoh ini, crypto dienkripsi menjadi kriptogram yang sama, yaitu CSATP.

• Tetapi kasus seperti ini tidak selalu demikian, misalnya pada contohberikut ini….


37

Contoh 2:

Plainteks : cryptoisshortforcryptography

Kunci : abcdefabcdefabcdefabcdefabcd

Cipherteks : CSASXTITUKWSTGQUCWYQVRKWAQJB

• Pada contoh di atas, crypto tidak dienkripsi menjadi kriptogramyang sama.

• Mengapa bisa demikian?


38

• Secara intuitif: jika jarak antara dua buah string yang berulang di dalam plainteks merupakan kelipatan dari panjang kunci,

• maka string yang sama tersebut akan muncul menjadi kriptogramyang sama pula di dalam cipherteks.

• Pada Contoh 1,

- kunci = abcd

- panjang kunci = 4

- jarak antara dua crypto yang berulang = 16

- 16 = kelipatan 4

crypto dienkripsi menjadi kriptogram yang sama


39

• Pada Contoh 2,

- kunci = abcdf

- panjang kunci = 6

- jarak antara dua crypto yang berulang = 16

- 16 bukan kelipatan 6

crypto tidak dienkripsi menjadi kriptogram yang sama

• Goal metode Kasiski: mencari dua atau lebih kriptogram yang berulang untuk menentukan panjang kunci.


40

Langkah-langkah metode Kasiski:

1. Temukan semua kriptogram yang berulang di dalam cipherteks(pesan yang panjang biasanya mengandung kriptogram yang berulang).

2. Hitung jarak antara kriptogram yang berulang

3. Hitung semua faktor (pembagi) dari jarak tersebut (faktor pembagimenyatakan panjang kunci yang mungkin ).

4. Tentukan irisan dari himpunan faktor pembagi tersebut. Nilai yang muncul di dalam irisan menyatakan angka yang muncul pada semuafaktor pembagi dari jarak-jarak tersebut . Nilai tersebut mungkinadalah panjang kunci.


41

• Contoh:

DYDUXRMHTVDVNQDQNWDYDUXRMHARTJGWNQD

Kriptogram yang berulang: DYUDUXRM dan NQD.

Jarak antara dua buah perulangan DYUDUXRM = 18.

Semua faktor pembagi 18 : {18, 9, 6, 3, 2}

Jarak antara dua buah perulangan NQD =20.

Semua faktor pembagi 20 : {20, 10, 5, 4, 2}.

Irisan dari kedua buah himpunan tersebut adalah 2

Panjang kunci kemungkinan besar adalah 2.


42

• Setelah panjang kunci diketahui, maka langkah berikutnyamenentukan kata kunci

• Kata kunci dapat ditentukan dengan menggunakan exhaustive key serach

• Jika panjang kunci = p, maka jumlah kunci yang harsu dicoba adalah26p

• Namun lebih mangkus menggunakan teknik analisis frekuensi.


43

Langkah-langkahnya sbb:

1. Misalkan panjang kunci yang sudah berhasil dideduksi adalah n. Setiap hurufkelipatan ke-n pasti dienkripsi dengan huruf kunci yang sama. Kelompokkansetiap huruf ke-n bersama-sama sehingga kriptanalis memiliki n buah “pesan”, masing-masing dienkripsi dengan substitusi alfabet-tunggal (dalam hal ini Caesar cipher).

2. Tiap-tiap pesan dari hasil langkah 1 dapat dipecahkan dengan teknik analisisfrekuensi.

3. Dari hasil langkah 3 kriptanalis dapat menyusun huruf-huruf kunci. Atau, kriptanalis dapat menerka kata yang membantu untuk memecahkan cipherteks


44

• Contoh:

1 2 3 4

LJVBQ STNEZ LQMED LJVMA MPKAU FAVAT LJVDA YYVNF JQLNP LJVHK VTRNF LJVCM LKETA LJVHU YJVSF KRFTT WEFUX VHZNP

5 6

Kriptogram yang berulang adalah LJV.

Jarak LJV ke-1 dengan LJV ke-2 = 15





Faktor pembagi 15 = {3, 5, 15}

Faktor pembagi 10 = {2, 5, 10}

Irisan kedua himpunan ini = 5. Jadi, panjang kunci diperkirakan = 5


45

• Kelompokkan “pesan” setiap kelipatan ke-5, dimulai dari huruf ciphertekspertama, kedua, dan seterusnya.

LJVBQ STNEZ LQMED LJVMA MPKAU FAVAT LJVDA YYVNF JQLNP LJVHK VTRNF LJVCM LKETA LJVHU YJVSF KRFTT WEFUX VHZNP

Kelompok Pesan Huruf paling sering muncul

1 LSLLM FLYHL VLLLY KWV L

2 JTQJP AJYQJ TJKJJ REH J

3 VNMVK VVVLV RVEVV FFZ V

4 BEEMA ADNNH NCTHS TUN N

5 QZDAU TAFPK FMAUF TXP A


46

• Dalam Bahasa Inggris, 10 huruf yang yang paling sering muncul adalah E, T,A, O, I, N, S, H, R, dan D,

• Triplet yang paling sering muncul adalah THE. Karena LJV paling seringmuncul di dalam cipherteks, maka dari 10 huruf tsb semua kemungkinankata 3-huruf dibentuk dan kata yang yang cocok untuk LJV adalah THE.

• Jadi, kita dapat menerka bahwa LJV mungkin adalah THE.

• Dari sini kita buat tabel yang memetakan huruf plainteks dengan cipherteksdan huruf-huruf kuncinya (ingatlah bahwa setiap nilai numerik dari hurufkunci menyatakan jumlah pergeseran huruf pada Caesar cipher):


47

Kelompok Huruf plainteks Huruf cipherteks Huruf kunci

1 T L S (=18)

2 H J C (=2)

3 E V R (=17)

4 N N A (=0)

5 O A M (=12)

Jadi, kuncinya adalah SCRAM


48

• Dengan menggunakan kunci SCRAM cipherteks berhasil didekripsimenjadi:

THEBE ARWEN TOVER THEMO UNTAI NYEAH

THEDO GWENT ROUND THEHY DRANT THECA

TINTO THEHI GHEST SPOTH ECOUL DFIND

• atau dalam kalimat yang lebih jelas:

THE BEAR WENT OVER THE MOUNTAIN YEAH

THE DOG WENT ROUND THE HYDRANT

THE CAT INTO THE HIGHEST SPOT HE COULD FIND


Kriptanalisis Playfair Cipher

• Sayangnya ukuran poligram di dalam Playfair cipher tidak cukupbesar, hanya dua huruf sehingga Playfair cipher tidak aman.

• Playfair cipher dapat dipecahkan dengan analisis frekuensi pasanganhuruf, karena terdapat tabel frekuensi kemunculan pasangan hurufdalam Bahasa Inggris.


• Dalam Bahasa Inggris kita bisa mempunyai frekuensi kemunculanpasangan huruf, misalnya pasangan huruf TH dan HE paling seringmuncul.

• Dengan menggunakan tabel frekuensi kemunculan pasangan huruf didalam Bahasa Inggris dan cipherteks yang cukup banyak, Playfair cipherdapat dipecahkan.

• Kelemahan lainnya, bigram dan kebalikannya (misal AB dan BA) akandidekripsi menjadi pola huruf plainteks yang sama (misal RE dan ER).Dalam Bhs Inggris terdapat banyak kata yang mengandung bigramterbalik seperti REceivER dan DEpartED.


riset dalam bidang multimedia securityrinaldi.munir/kriptografi/2018... · metode analisis...

Documents